浅析无人机在小面积测绘中的应用

浅析无人机在小面积测绘中的应用

刘争战

天津市测绘院天津300381

摘要：众所周知，传统测绘工作中，人力工作量大且内容复杂、效率不高。随着三维模型与无人机行业的发展，采用无人机航空摄测，结合相关处理软件，快速制定不同比例尺地形图测绘与三维模型，测绘效率提高的同时，生产成本降低。基于此，本文主要论述了小面积测绘中，无人机航摄测技术的应用，希望对我国测绘工作发展提供参考。

关键词：无人机；小面积测绘；应用

引言

随着科技水平的提高，我国无人机研发与应用技术取得了显著成就。地质勘探测绘工作中，森林与矿区等复杂地势测绘项目比较多，人工测绘安全隐患大，而通过无人机遥感低空控制，进行实时测绘。低空无人机拍摄效果真实且高效，计算机信息化、无人机航摄测与勘探技术等的融合，对我国测绘项目发展具有非常重要的意义。

1、无人机航摄测技术论述

1.1内涵

无人机航摄测技术，是一种无人机低空遥感技术的应用，主要工作配置为无人机及其装载的数码摄像机，通过无人机灵活与机动性，摄像机能够拍摄任意角度与距离，完成信息测绘收集。在实际测绘工作中，无人机航摄测技术的应用要面对大雨、云层等不同的自然环境，一般情况下，为了确保无人机正常进行航测，所以其自身与摄像机性能必须要好，操作技术要高。现阶段，无人机航摄测技术的应用，对大部分自然环境都能够很好的适应，技术发展取得了明显成就。

1.2无人机航摄测现状

我国测绘工作中，无人机内部航测遥感系统的应用具有非常重要的意义，业内测绘需求得到满足的同时，测绘行业服务质量提高，已成为我国数字化城市建设目标实现的必然条件。无人机航摄测采用航测遥感系统，灵活性高且工作效率快，图片收集精准，可靠性强，经济实用，优势大，应用范围广，对我国测绘领域发展发挥着重要的促进作用。同时，在相关部门支持下，无人机航摄测技术在很多城市测绘工作中得到了推广应用。此外，研发单位也开始深入研究该测绘技术，以此更好的满足测绘行业需求，完善测绘服务系统，有效解决收付服务与技术更新问题，为低空无人机遥感系统的建立提供保障。

1.3无人机航摄测优势

无人机测绘技术灵活性强、效率高且速度快、精确性高、安全可靠、同时应用广泛。在高山、起降条件差且云层低的环境中常用无人机测绘技术，同时适用于一般航摄无法或难以测绘的地区，其能够快速高效地获得高质量航空影像，测绘成果根据实效性，同时测绘应急保障服务能力增强。另外，高精度影像的获得，通过快速处理后，在城市规划、变形监测、应急救灾、重要项目、国土资源遥感监测、资源开发、农林监估及新农村建设等方面得到了广泛应用，推动着我国城市建设，社会管理效率提高。所以，无人机测绘能够有效解决测绘成果现势性问题，测绘应急服务保障能力提高需求得到满足，是当前数字化城镇建设面临的首要任务。

2、无人机航摄数据的采集

2.1系统设置

某测绘试验采用大疆PHANTOM4ADVANCED旋翼无人机进行航摄测，启用位置模式飞行，装载有效像素2000万、8.8mm定焦镜头、等效焦距24mm的1英寸CMOS数码相机，满足《低空数字航空摄影测量外业规范》（以下简称《外业规范》）相关规定要求。为了确保影像清晰，实验中通过手动对焦，无限远处锁定为焦距。天气晴朗条件下，设定ISO感光度为200，以防影像出现太多噪点；F光圈值设定为8，确保景深充分，且镜头画质最佳；S快门速度设定为1/500秒，以防无人机抖动是的画质不清晰。

2.2有效布设像控点

根据《外业规范》相关规定，像控点目标影像布设必须要清晰，为刺点提供便利。比如某0.1km2测区内1：500测图，在明显道路拐点及交汇点进行像控点的布设，选用RTK测量技术。通过手机拍摄像控点近景与远景照片作为点之记补充资料，为空中三角测量解算提供数据参考。本测区布设10多个平高点，其中一些用于检查点。为了确保拍摄精度，测区周边与中间分别均匀布设4个于2个像控点。

2.3布设区域网、规划航线

规划航测区域网时，要综合考虑成图比例尺、地面分辨率及测区地形等因素，保持矩形或方形，航向覆盖范围要大于实际拍摄范围2条基线。该实验结合测区情况，东西方向设计为航线，依照测区范围实际大小，设计5条航线，其中航向重叠率是75%，旁向重叠率达到50%，参考航高计算公式H=（f×GSD）/a，其中H代表航高，f为镜头焦距，GSD表示地面分辨率，a表示像元尺寸。本测区比例尺为1：500，规定GSD不能超过5mm，本实验装载f=8.8mm，a=2.412mm的数码相机。通过计算，实验航高低于182.421m。为了确保精度准确，规定实验航高为150m。

2.4采集航摄数据

此次航测天气晴朗，且风力低于2级。实际航摄过程中，因飞机最大续航为20分钟，飞行时为了确保相机保持正射与东西南北45°视角各一个架次，总计5架次。本实验飞行航高150m，航向与旁向重叠率分别为75%与50%，获得JPG格式航空影像资料近450张。

3、无人机航摄测业内数据处理流程

PhotoScan，是俄罗斯研制的一款倾斜摄测软件，不用设置初始值与检校相机，泽科有效处理照片影像的重叠度。其处理流程具体为：首先，导入数据。因本次航测获得影像数量多，所以处理过程中根据飞行架次，将整个区域划分为5个子集进行数据处理，以此提高处理速度；在工作区，手动添加相片控制点，软件自动获取照片POS信息，并准确计算相片姿态，寻找同名影响点，匹配照片，对其排列方式进行优化。接下来重建深度，生成点云、网格及纹理。根据相关参数设置，软件生成对应的密度点云，选用稀疏或密集点云形成不规则的三角网，并映射对应纹理。最后，该软件将真实纹理三维模型到处，采用多视图影像三维重建技术，确保下视视角获得正射影像，并对正射影像完成自动纠正与拼接。

结束语

综上所述，小面积测绘中，应用无人机航摄测技术，能够快速有效的获得分辨率高的影像数据。采用相关处理软件，构成三维数字模型与正射影像图，节省了时间与测绘成本，测绘效率明显提高，因而具有广阔的发展前景。

参考文献：

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[2]华巍.无人机航空摄影测量在小区域测绘中的应用[J].住宅与房地产,2018(02):197.

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